CN115979118B - 圆柱形零件垂直度误差和误差方位角的测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于零件精度测量技术领域,具体公开了一种圆柱形零件垂直度误差和误差方位角的测量装置及方法。测量装置包括操作台、载物台、校准块、滑动块、位移传感器和数据采集装置。载物台和滑动块均置于操作台上。载物台的一侧面与滑动块的一侧面相抵接,滑动块的高度高于载物台。校准块置于载物台上并与滑动块的侧面相抵接,待测圆柱形零件置于载物台上并与校准块和滑动块相抵接。操作台的台面、滑动块的侧面、载物台的上下表面及侧面和校准块的侧面均具有高精度的平整度。滑动块的上表面设有固定支架,位移传感器设于固定支架上并与校准块相向设置,位移传感器与数据采集装置相连接。本发明操作简单,成本低,测量精度满足要求。
Description
技术领域
本发明属于零件精度测量技术领域,具体涉及一种圆柱形零件垂直度误差和误差方位角的测量装置及方法。
背景技术
垂直度作为一个零件的基本几何误差,对零件的工作性能存在着影响。在一个对于垂直度有要求的零件被使用之前,为使其满足工作要求,测量零件的端面与中心线的垂直度具有重要意义。
目前大多采用三坐标测量仪等设备测量圆柱形零件的几何误差和方向,但是这些设备的价格高而且对使用环境要求较高,不利于现场测量。为了提高圆柱形零件垂直度误差和误差方位角的测量效率,降低测量的成本,有必要提出一种圆柱形零件垂直度误差和误差方位角的简易测量装置及方法。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种圆柱形零件垂直度误差和误差方位角的测量装置,有效解决当前测量设备的成本高及测量效率低的问题。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:
一种圆柱形零件垂直度误差和误差方位角的测量装置,包括操作台、载物台、校准块、滑动块、位移传感器和数据采集装置。
所述校准块、滑动块和载物台均呈长方体状。
所述操作台包括具有高精度的平整度的台面,所述载物台和滑动块均置于所述台面上。
所述载物台的一侧面与滑动块的一侧面相抵接,所述滑动块的高度高于载物台,与载物台相抵接的所述滑动块的侧面具有高精度的平整度,所述载物台的上表面、下表面及与滑动块相抵接的侧面均具有高精度的平整度。
所述校准块置于载物台的上表面并与滑动块的侧面相抵接,待测圆柱形零件置于载物台的上表面并与校准块和滑动块相抵接,与滑动块相抵接的及与待测圆柱形零件相抵接的所述校准块的侧面均具有高精度的平整度。
所述滑动块的上表面设有固定支架,所述位移传感器设于所述固定支架上并与校准块相向设置,所述位移传感器与所述数据采集装置相连接。
进一步地,所述位移传感器有两个,两个所述位移传感器上下平行相对设置。
进一步地,所述位移传感器包括但不限于电感测微仪和电涡流传感器,两个所述位移传感器的型号相同。
本发明的另一个目的在于提供一种圆柱形零件垂直度误差和误差方位角的测量方法,应用于上述实施例所述的圆柱形零件垂直度误差和误差方位角的测量装置,包括以下步骤:
S1、将待测圆柱形零件放置于载物台上并且使所述圆柱形零件与校准块和滑动块相抵接;
S2、使用校准块对位移传感器进行校准;
S3、连续匀速的沿载物台的侧面由校准块向圆柱形零件方向推动滑动块,测量圆柱形零件的第一母线;
S4、滑动块返回初始位置,将圆柱形零件顺时针旋转90°;
S5、重复步骤S2和S3,测量圆柱形零件的第二母线;
S6、滑动块返回初始位置,将圆柱形零件翻转后再顺时针旋转180°,重复步骤S2和S3,测量圆柱形零件的第二母线;
S7、滑动块返回初始位置,将圆柱形零件顺时针旋转90°;
S8、重复步骤S2和S3,测量圆柱形零件的第一母线;
S9、测量完毕,所述数据采集装置对测量数据进行分析处理,输出圆柱形零件的垂直度误差和误差方位角。
其中,△是圆柱形零件的轴线在底端面的投影长度;
loa是圆柱形零件的轴线长度;
R是底端面的半径;
本发明的有益技术效果是:
本发明提供的测量装置成本低,测量精度可满足需求;而且,本发明操作简单,能够快速实现对圆柱形零件的端面与其轴线的垂直度误差及两端面的误差方位角的测量。
附图说明
下面将结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
图1是本发明测量装置的结构示意图;
图2是本发明测量方法的原理示意图,图中xyz空间直角坐标系的原点o是圆柱形零件的底端面的圆心,x轴正方向与第一母线垂直,y轴正方向与第二母线垂直;
图3是本发明所测第一母线和第二母线的位置示意图,图中xyz空间直角坐标系的原点o是圆柱形零件的底端面的圆心,x轴正方向与第一母线垂直,y轴正方向与第二母线垂直;
图4是本发明以一端面为例得到的测量数据曲线图,图中A、B、C、D分别代表位移传感器经过校准块、悬空、圆柱形零件、悬空四个阶段的测量情况;
图5是本发明一端面的垂直度误差结构简图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示,一种圆柱形零件垂直度误差和误差方位角的测量装置,包括操作台(未示出)、载物台1、校准块2、滑动块3、位移传感器5和数据采集装置4。所述校准块2、滑动块3和载物台1均呈长方体状。
所述操作台包括花岗岩台面,所述台面具有高精度的平整度,所述载物台1和滑动块3均置于所述台面上。
在一些优选的实施方式中,所述载物台1的上表面、下表面和右侧面均具有高精度的平整度,所述校准块2的右侧面和前侧面均具有高精度的平整度,所述滑动块3的左侧面具有高精度的平整度。
所述载物台1的右侧面与滑动块3的左侧面相抵接,所述滑动块3的高度高于载物台1。所述校准块2置于载物台1的上表面并且校准块2的右侧面与滑动块3的左侧面相抵接,待测圆柱形零件6置于载物台1的上表面并分别与校准块2的前侧面和滑动块3的左侧面相抵接。由于滑动块3的高度高于载物台1,从而方便实现对校准块2和圆柱形零件6的定位,使校准块2的右侧面和圆柱形零件6的待测母线处于同一平面内。
所述滑动块3的上表面设有固定支架7,所述位移传感器5设于所述固定支架7上并与校准块2相向设置,所述位移传感器5与所述数据采集装置4相连接。
在一些优选的实施方式中,所述位移传感器5有两个,两个所述位移传感器5上下平行相对设置。所述位移传感器5包括但不限于电感测微仪和电涡流传感器,具体可以根据待测圆柱形零件6的精度要求而选用不同型号的位移传感器5。两个所述位移传感器5的型号相同。
实施例2
一种圆柱形零件垂直度误差和误差方位角的测量方法,应用于实施例1所述的圆柱形零件垂直度误差和误差方位角的测量装置,包括以下步骤:
S1、将待测圆柱形零件6放置于载物台1上并且使所述圆柱形零件6与校准块2和滑动块3相抵接。
S2、使用校准块2对位移传感器5进行校准。
S3、如图2所示,连续匀速的沿载物台1的右侧面由校准块2向圆柱形零件6方向推动滑动块3,测量圆柱形零件6的第一母线8。
S4、滑动块3返回初始位置,将圆柱形零件6顺时针旋转90°。
S5、重复步骤S2和S3,测量圆柱形零件6的第二母线9。所述第一母线8和第二母线9的位置示意如图3。
S6、滑动块3返回初始位置,将圆柱形零件6翻转后再顺时针旋转180°,重复步骤S2和S3,测量圆柱形零件6的第二母线9。
S7、滑动块3返回初始位置,将圆柱形零件6顺时针旋转90°。
S8、重复步骤S2和S3,测量圆柱形零件6的第一母线8。
S9、测量完毕,所述数据采集装置4对测量数据进行分析处理,输出圆柱形零件6的垂直度误差和误差方位角。
以下将以两个位移传感器5为例,说明本发明的数据分析处理方法。
如图4所示,两个位移传感器5在推动过程中分别经由A-校准块2、B-悬空、C-圆柱形零件6、D-悬空四个阶段。两个位移传感器5测量的数据不重合,这是因为两个位移传感器5在安装时存在倾斜偏差和初始状态伸出的长度偏差,在数据处理时可通过上下曲线的峰值差减去初值差进行偏差消除。分别在测量第一母线8和第二母线9位置时两个位移传感器5的峰值差值推导如下:
图5是本发明一端面的垂直度误差结构简图。如图2和图5所示,圆柱形零件6的轴线oa在xoy平面的投影长度推导如下:
其中,loa是圆柱形零件6的轴线长度;lm是两个位移传感器5的探测头之间的距离。
根据示意图中的几何关系,可以推导出:
本发明提供的圆柱形零件6垂直度误差和误差方位角的测量装置及方法,降低了测量成本,提高了测量精度,而且实现了对圆柱形零件6垂直度误差的直接测量,操作简单方便。
当然,上述说明并非是对本发明的限制,本发明也并不仅限于上述举例,本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换,也应属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种圆柱形零件垂直度误差和误差方位角的测量方法,其特征在于,采用的测量装置包括操作台、载物台、校准块、滑动块、位移传感器和数据采集装置;
所述校准块、滑动块和载物台均呈长方体状;
所述操作台包括台面,所述台面具有高精度的平整度,所述载物台和滑动块均置于所述台面上;
所述载物台的一侧面与滑动块的一侧面相抵接,所述滑动块的高度高于载物台,与载物台相抵接的所述滑动块的侧面和所述载物台的上表面、下表面及与滑动块相抵接的侧面均具有高精度的平整度;
所述校准块置于载物台的上表面并与滑动块的侧面相抵接,待测圆柱形零件置于载物台的上表面并与校准块和滑动块的侧面相抵接,与滑动块相抵接的及与待测圆柱形零件相抵接的所述校准块的侧面均具有高精度的平整度;
所述滑动块的上表面设有固定支架,所述位移传感器设于所述固定支架上并与校准块相对设置,所述位移传感器与所述数据采集装置相连接;
所述位移传感器有两个,两个所述位移传感器上下平行相对设置;
所述测量方法包括以下步骤:
S1、将待测圆柱形零件放置于载物台上并且使所述圆柱形零件与校准块和滑动块的侧面相抵接;
S2、使用校准块对位移传感器进行校准;
S3、连续匀速的沿载物台的侧面由校准块向圆柱形零件方向推动滑动块,测量圆柱形零件的第一母线;
S4、滑动块返回初始位置,将圆柱形零件顺时针旋转90°;
S5、重复步骤S2和S3,测量圆柱形零件的第二母线;
S6、滑动块返回初始位置,将圆柱形零件翻转后再顺时针旋转180°,重复步骤S2和S3,测量圆柱形零件的第二母线;
S7、滑动块返回初始位置,将圆柱形零件顺时针旋转90°;
S8、重复步骤S2和S3,测量圆柱形零件的第一母线;
S9、测量完毕,所述数据采集装置对测量数据进行分析处理,输出圆柱形零件的垂直度误差和误差方位角;
loa是圆柱形零件的轴线长度;
R是底端面的半径;
2.根据权利要求1所述的圆柱形零件垂直度误差和误差方位角的测量方法,其特征在于,所述位移传感器包括但不限于电感测微仪和电涡流传感器,两个所述位移传感器的型号相同。
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